(57)【要約】【課題】  静電記録のトナー現像において、簡便な構成で感光体摩耗が少ないと同時にフィルミングの発生を抑制し、安定した画像を長期に維持できる画像形成装置、画像形成方法及びプロセスカートリッジを提供する【解決手段】  現像剤担持体が磁性キャリアとトナーから成る乾式二成分現像剤を担持し、回転により静電潜像担持体表面に接触することでトナーを供給して静電潜像を現像する現像装置を用い、前記静電潜像担持体上の静電潜像を現像する画像形成装置において、該静電潜像担持体は表面層中にフィラーを含有する静電潜像担持体であり、かつ現像領域内における現像剤の体積充填率が０．２０〜０．４０の範囲内にする。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤担持体が磁性キャリアとトナーから成る乾式二成分現像剤を担持し、回転により静電潜像担持体表面に接触することでトナーを供給して静電潜像を現像する現像装置を備えた画像形成装置において、該静電潜像担持体は表面層中にフィラーを含有する静電潜像担持体であり、かつ現像領域内における現像剤の体積充填率を０．２０〜０．４０の範囲内にすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
静電潜像担持体を現像する前記二成分現像剤中に含有されるキャリアの重量平均粒径ｄ（μｍ）が、４０以下であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項３】
前記静電潜像担持体の表面層中に含有されるフィラーの体積平均粒径が、０．０５〜１．０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体の表面層中に含有されるフィラーが、無機フィラーであることを特徴とする請求項１または３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
現像剤担持体が磁性キャリアとトナーから成る乾式二成分現像剤を担持し、回転により静電潜像担持体表面に接触することでトナーを供給して静電潜像を現像する現像装置を用い、前記静電潜像担持体上の静電潜像を現像する画像形成方法において、前記静電潜像担持体が表面層中にフィラーを含有し、かつ現像領域内における現像剤の体積充填率が０．２０〜０．４０の範囲内であることを特徴とする画像形成方法。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項に記載の静電潜像担持体及び現像装置を備え、画像形成装置本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカ−トリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電潜像担持体及び乾式２成分現像剤を用いる画像形成装置及び方法に関し、更に詳しくは、静電潜像担持体の表面構成と現像剤の体積充填率の規制によるトナーフィルミング、機械的耐久性等の改善技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カールソンプロセスや、このプロセスの種々の変形プロセスを用いた電子写真方法が、複写機、ファクシミリ、プリンター等の電子写真装置に広く使用されている。この電子写真方法に用いられる静電潜像担持体（以下、単に感光体と言うことがある）としては、安価、大量生産性、無公害性等の利点から、近年、有機系の感光材料が汎用されてきている。
感光体における静電潜像形成のメカニズムは、次の通りである。即ち、感光体を帯電した後、光照射することにより、光は電荷発生材料により吸収され、光を吸収した電荷発生材料は電荷担体を発生し、この電荷担体は電荷輸送材料に注入され、帯電によって生じている電界にしたがって電荷輸送層（ないしは感光層）中を移動し、感光体表面の電荷を中和することにより静電潜像を形成する。
有機系の感光体には、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）に代表される光導電性樹脂を用いたものの他、２，４，７−トリニトロフルオレノン（ＴＮＦ）−ＰＶＫに代表される電荷移動錯体型、フタロシアニン−バインダーに代表される顔料分散型、電荷発生物質と電荷輸送物質とを組み合わせて用いる機能分離型の感光体等が知られており、特に、機能分離型の感光体が注目され、実用化されている。
有機系の感光体材料としては、従来から種々のものが開発されているが、これらを実用化できる優れた感光体とするには、感度、受容電位、電位保持性、電位安定性、残留電位、分光特性等の電子写真特性、耐摩耗性等の機械的耐久性、熱、光、放電生成物等に対する化学的安定性等、様々な特性が要求される。とりわけ、電子写真システムの小型化が望まれるに至って、感光体は小径化を余儀なくされ、通紙枚数に応じて進行する感光体の摩耗現象に対してその耐久性に対する要求が大きくなってきている。
このように耐摩耗性を主とする機械的耐久性が強く要望されるようになってきたが、従来の有機系感光体（ＯＰＣ）及びこれを用いる電子写真プロセスでは、有機物の耐摩耗性の低さから、充分な耐久性が得られていないのが現状である。さらに、耐摩耗性に対する要求は、出力画像の高精細化に対して感光層の薄膜化が必須であることが明らかとなり、摩耗に対する余裕度が厳しくなってきていることにもよる。
【０００３】
有機系感光体において耐摩耗性を向上させる方法としては、金属あるいは金属酸化物からなるフィラーを含有する保護層を設け、フィラーの平均粒径を０．３μｍ以下として保護層の透明性を高め、残留電位の上昇を抑制しようとするものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
また、保護層にフィラーとともに電荷輸送物質を含有させる方法が、耐摩耗性を維持しつつ残留電位の上昇を抑制可能であるとして開示されている（例えば、特許文献２参照）。
さらに、残留電位の上昇を抑制させるものとして、保護層中にフィラーとともに有機酸を含有させるものが開示され（例えば、特許文献３、４参照）、保護層中にフィラーとともに電子受容性物質を含有させるものが開示されている（例えば、特許文献５参照）。
また、フィラーを含有する電荷輸送層において、フィラーと電荷輸送層との屈折率差が０．１以上であり、粒径１〜３μｍの粒子を１ｍｍ２あたり１×１０４〜２×１０５個含有するものが開示されている（例えば、特許文献６参照）。
しかしながら、これらの方法を採用した有機系感光体は、耐摩耗性は良好であるもののトナー成分等によるフィルミングを生じやすいという欠点を有する。フィルミングは特に高湿下でコピープロセスを繰り返し行った場合に顕著に発生し、ハーフトーン画像上で白帯となって現れる。本発明者らの検討では、耐摩耗性とフィルミングの発生しやすさとはトレードオフの関係にあり、これらの両立は感光体の長寿命化に対しての大きな課題となっている。
こうしたトナーフィルミングに対する提案として、例えばトナーの外添剤をあらかじめトナー母体に固定し、付着状態を安定化させてフィルミングを抑制するものが開示されている（例えば、特許文献７参照）。
【０００４】
また、トナー母体の粒径分布及び外添剤の物性値を規定したものも開示されている（例えば、特許文献８参照）。
しかしながら、これらの手段では経時でトナーの状態が変化してしまうために、長期に渡ってフィルミングを抑制する手段としては安定でない。
また、こうしたトナーフィルミングを研磨手段によって除去する各種の方法も提案されており、研磨材や研磨ブラシで潜像担持体表面を研磨しながらフィルミングを除去し、或いはブレードを潜像担持体に圧接させてフィルミングを掻き取るような方法がその代表例である（例えば、特許文献９、１０、１１参照）。
しかしながら、これらの手段では部材を別途設ける必要があるため、コストや大きさの面で不利であると同時に、感光体の摩耗を促進させるため、長寿命を達成することが困難となる。
更に、研磨手段として現像手段を用いる提案が開示されている（例えば、特許文献１２、１３参照）。
しかしながら、これらの手段では研磨作用が大きくないため、摩耗に対しての副作用は小さい代わりに、フィルミング除去手段としては効果が小さい。このように、感光体の耐摩耗性とトナーフィルミングの抑制を両立するための提案は未だ十分でなく、より簡便かつ効果的な構成が求められている。
【特許文献１】特開昭５７−３０８４６号公報
【特許文献２】特開平４−２８１４６１号公報
【特許文献３】特開昭５３−１３３４４４号公報
【特許文献４】特開昭５５−１５７７４８号公報
【特許文献５】特開平２−４２７５号公報
【特許文献６】特開平８−２３４４５５号公報
【特許文献７】特開平７−２７１０９０号公報
【特許文献８】特開平７−３１１４７４号公報
【特許文献９】特開昭６２−１１９５６７号公報
【特許文献１０】特開昭６０−１０７０７６号公報
【特許文献１１】特開昭６０−１１９５８９号公報
【特許文献１２】特開平１０−２１３９６８号公報
【特許文献１３】特開平１１−０５２７８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術には、上述のように、フィルミング、耐摩耗性、コスト、耐久性等に問題がある。
そこで本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、簡便な構成で感光体摩耗が少ないと同時にフィルミングの発生を抑制でき、安定した画像を長期に渡って維持できる画像形成装置、画像形成方法及びプロセスカートリッジを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、現像剤担持体が磁性キャリアとトナーから成る乾式二成分現像剤を担持し、回転により静電潜像担持体表面に接触することでトナーを供給して静電潜像を現像する現像装置を用い、前記静電潜像担持体上の静電潜像を現像する画像形成装置において、該静電潜像担持体は表面層中にフィラーを含有する静電潜像担持体であり、かつ現像領域内における現像剤の体積充填率が０．２０〜０．４０の範囲内にする画像形成装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明では、静電潜像担持体を現像する前記二成分現像剤中に含有されるキャリアの重量平均粒径ｄ（μｍ）が、４０以下である請求項１に記載の画像形成方法を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明では、前記静電潜像担持体の表面層中に含有されるフィラーの体積平均粒径が、０．０５〜１．０μｍである請求項１に記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項４記載の発明では、前記像担持体の表面層中に含有されるフィラーが、無機フィラーである請求項１または３に記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項５記載の発明では、現像剤担持体が磁性キャリアとトナーから成る乾式二成分現像剤を担持し、回転により静電潜像担持体表面に接触することでトナーを供給して静電潜像を現像する現像装置を用い、前記静電潜像担持体上の静電潜像を現像する画像形成方法において、前記静電潜像担持体が表面層中にフィラーを含有し、かつ現像領域内における現像剤の体積充填率が０．２０〜０．４０の範囲内である画像形成方法を主要な特徴とする。
請求項６記載の発明では、請求項１から４のいずれか１項に記載の静電潜像担持体及び現像装置を一体内に構成し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカ−トリッジを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１によれば、現像剤担持体が磁性キャリアとトナーから成る乾式二成分現像剤を担持し、回転により静電潜像担持体表面に接触することでトナーを供給して静電潜像を現像する現像装置を用い、前記静電潜像担持体上の静電潜像を現像する画像形成装置において、該静電潜像担持体は表面層中にフィラーを含有する静電潜像担持体であり、かつ現像領域内における現像剤の体積充填率を０．２０〜０．４０の範囲内にすることを特徴とする画像形成装置により、感光体表面層にフィラーを含有した感光体を用いているため耐摩耗性に優れていると同時に、現像領域内における現像剤の体積充填率が最適な範囲にあるため、磁気ブラシによる研磨作用が有効に働き、トナーフィルミングを抑制することができる。
請求項２によれば、静電潜像担持体を現像する前記二成分現像剤中に含有されるキャリアの重量平均粒径ｄ（μｍ）が、４０以下であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置により、キャリアの粒径を小さくした場合には、体積充填率値が同じでもフィルミングの程度が良好な画像形成装置を得ることが可能となる。
請求項３によれば、前記静電潜像担持体の表面層中に含有されるフィラーの体積平均粒径が、０．０５〜１．０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置により、フィラーの粒径を最適化することによって、耐摩耗性、耐フィルミング性ともに優れた効果が得ることが可能となる。
【０００８】
請求項４によれば、前記像担持体の表面層中に含有されるフィラーが、無機フィラーであることを特徴とする請求項１または３に記載の画像形成装置により、フィラーの種類を最適化することによって、耐摩耗性、耐フィルミング性ともに優れた効果が得ることが可能となる。
請求項５によれば、現像剤担持体が磁性キャリアとトナーから成る乾式二成分現像剤を担持し、回転により静電潜像担持体表面に接触することでトナーを供給して静電潜像を現像する現像装置を用い、前記静電潜像担持体上の静電潜像を現像する画像形成方法において、前記静電潜像担持体が表面層中にフィラーを含有し、かつ現像領域内における現像剤の体積充填率が０．２０〜０．４０の範囲内であることを特徴とする画像形成方法により、上記のように、耐摩耗性に優れていると同時に、体積充填率が最適な範囲にあるため、磁気ブラシによる研磨作用が有効に働き、トナーフィルミングを抑制することができる
請求項６によれば、請求項１から４のいずれか１項に記載の静電潜像担持体及び現像装置を一体内に含有し、画像形成装置本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカ−トリッジにより、耐摩耗性に優れ、トナーフィルミングを抑制することができるカ−トリッジ方式のメリットを得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明者らは鋭意検討の結果、耐摩耗性を向上させるために感光体中へフィラーを含有させた場合、耐摩耗性が向上するばかりでなく、現像条件を特定することで現像手段によるトナーフィルミングの研磨作用に対しても、特に良好な効果が得られることを見出した。以下に本発明を図面に基づき更に詳細に説明する。
まず、図１の要部断面図に従い本発明に用いられる感光体について説明する。
本発明において使用される感光体としては、表面層中にフィラーを含有したものであり、一般に有機電子写真感光体が用いられる。本発明において用いられる有機電子写真感光体は、導電性基体上に有機感光層を設けてなる電子写真感光体として広く一般に知られたものを使用することができるが、中でも図１に示すような、電荷発生層と電荷輸送層とを順次積層した機能分離型の感光体が性能面から最も好ましく用いられる。ここで感光層は導電性基体（導電性支持体）１１、電荷発生層１２、電荷輸送層１３で示される。
本発明において用いることのできるドラム状或いはベルト状の導電性支持体としては、Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｕ等の金属または合金；ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド等のプラスチック又はガラス等の絶縁性基板上にＡｌ、Ａｇ、Ａｕ等の金属膜又はＩｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２等の金属酸化物膜を設けたもの等が例示できる。
機能分離型の感光体は、これらの導電性気体上に電荷発生層１２と電荷輸送層１３とを順次積層して形成される。電荷発生層１２は電荷発生物質のみから形成されていても、あるいは電荷発生物質がバインダー中に均一に分散されて形成されていてもよい。電荷発生層はこれらの成分を適当な溶媒中に分散し、これを導電性基体１１上に塗布、乾燥することにより形成される。
【００１０】
電荷発生物質としては、例えばシーアイピグメントブルー２５（カラーインデックス（ＣＩ）２１１８０）、シーアイピグメントレッド５２（ＣＩ４５１００）、シーアイベーシックレッド３（ＣＩ４５２１０）等の他に、ポルフィリン骨格を有するフタロシアニン系顔料、カルバゾール骨格を有するアゾ顔料（特開昭５３−９５０３３号に記載）、スチルベン骨格を有するアゾ顔料（特開昭５３−１３８２２９号に記載）、ジスチリルベンゼン骨格を有するアゾ顔料（特開昭５３−１３３４５５号に記載）、トリフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料（特開昭５３−１３２５４７号に記載）、ジベンゾチオフェン骨格を有するアゾ顔料（特開昭５４−２１７２８号に記載）、オキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料（特開昭５４−１２７４２号に記載）、フルオレノン骨格を有するアゾ顔料（特開昭５４−２２８３４号に記載）、ビススチルベン骨格を有するアゾ顔料（特開昭５４−１７７３３号に記載）、ジスチリルオキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料（特開昭５４−２１２９号に記載）、ジスチリルカルバゾール骨格を有するアゾ顔料（特開昭５４−１７７３４号に記載）、カルバゾール骨格を有するトリスアゾ顔料（特開昭５７−１９５７６７号、同５７−１９５７５８号に記載）、等、更にはシーアイピグメントブルー１６（ＣＩ７４１００）等のフタロシアニン系顔料、シーアイバットブラウン５（ＣＩ１７３４１０）等のインジゴ顔料、アルゴスカーレッドＢ（バイオレット社製）インダンスレンスカーレットＲ（バイエル社製）等のペリレン系顔料、スクエアリック顔料等の有機顔料を使用することができる。
バインダー樹脂としては、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミド等が用いられる。
バインダー樹脂の量は電荷発生物質１００重量部に対して５〜１００重量部、好ましくは１０〜５０重量部が適当である。
ここで用いられる溶媒としてはテトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、ジオキサン、ジクロロエタン、シクロヘキサン、メチルエチルケトン、１，１，２−トリクロロエタン、１，１，２，２−テトラクロロエタン、ジクロロメタン、エチルセルソルブ等の単独溶媒または混合溶媒が好ましい。
【００１１】
電荷発生層１２の平均膜厚は、０．０１〜２μｍ、好ましくは０．１〜１μｍである。
電荷輸送層１３は、電荷輸送物質、バインダー樹脂及び必要ならば可塑剤、レベリング剤を適当な溶媒に溶解し、これを電荷発生層１２上に塗布し乾燥することにより形成される。
電荷輸送物質としては、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリ−γ−カルバゾリルエチルグルタメート及びその誘導体、ピレン−ホルムアルデヒド縮合物及びその誘導体、ポリビニルピレン、ポリビニルフェナントレン、オキサゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリフェニルアミン誘導体、９−（ｐ−ジエチルアミノスチリル）アントラセン、１，１−ビス（４−ジベンジルアミノフェニル）プロパン、スチリルアントラセン、スチリルピラゾリン、フェニルヒドラゾン類、α−スチルベン誘導体等の電子供与性物質が挙げられる。
バインダー樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性または熱硬化性樹脂が挙げられる。
【００１２】
電荷輸送層１３を形成するための溶媒としては、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、モノクロルベンゼン、１，２−ジクロロエタン、シクロヘキサノン、ジクロロメタン、１，１，２−トリクロロエタン、１，１，２，２−テトラクロロエタン及びこれらの混合溶媒が望ましい。
電荷輸送層１３の膜厚は１０〜１００μｍ、好ましくは２０〜４０μｍである。尚、本発明においては、接着性、電荷ブロッキング性を向上させるために、必要に応じて導電性基体１１と電荷発生層１２との間に下引き層を設けてもよい。更に、耐摩耗性を向上させるために最表面に保護層を設けても良い。
本発明においては、耐摩耗性を向上させるために、図２のように感光体の表面層中にフィラーを含有させる。ここで図は感光体表面層１４、フィラー１５を示すものである。尚、本発明における表面層１４とは、感光体の最表面に設けられた層のことであり、一般的には電荷輸送層或いは保護層である。
表面層中に含有されるフィラー１５としては、有機フィラーと無機フィラーのどちらを用いても良いが、無機フィラーが特に好ましく用いられる。有機フィラー材料としては、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂粉末、シリコーン樹脂粉末、ａ−カーボン粉末等が挙げられ、無機フィラー材料としては、シリカ、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、酸化カルシウム、アンチモンをドープした酸化錫、錫をドープした酸化インジウム等の金属酸化物、フッ化錫、フッ化カルシウム、フッ化アルミニウム等の金属フッ化物、チタン酸カリウム、窒化硼素等が挙げられる。これらのフィラーは単独で用いても、或いは２種以上を混合して用いても良い。また、分散性を向上させるために、これらのフィラーは表面処理剤で表面処理を行っても良い。
これらのフィラー１５はボールミル、サンドミル等公知の手段で表面層塗工液中に分散させ、使用することができる。フィラーの含有量としては、全固形分に対して５〜４０重量％が好ましく、更に好ましくは１０〜３０％である。また、フィラーの体積平均粒径は、分散性及び感光体作製時の塗膜表面に形成される凹凸形状の面から、０．０５〜１．０μｍが好ましい。
本発明者らの実験では、このように表面層中にフィラーを含有した感光体はフィラーを含有しない従来の感光体と比較して、コピープロセス内での繰り返し使用時の摩耗量が３〜１０倍程度少なくなっており、大幅に耐摩耗性を改善できる構成となっている。
しかしながら、こうした構成を取ることによる副作用として、先述のようにトナーフィルミングの問題が顕在化した。従って、この感光体を長期間安定に使用するためには、トナーフィルミングを除去するための手段が必要である。本発明者らは、簡便な構成として現像手段によるトナーフィルミング除去を試みた結果、現像領域中での現像剤の充填率に最適な範囲が存在し、この除去作用はフィラー含有感光体には特に優れた作用を示すことを確認するに至った。
【００１３】
ここで、本発明における現像装置について説明する。
図３は本発明の適用される現像装置１を示している。この図において、現像装置１は表面に複数個の磁力を持ち、該表面に現像剤を磁力で担持しながら回転して、感光体２の表面の静電潜像を現像する現像剤担持体として多磁極マグネットロールの現像スリーブ３を備え、この現像スリーブ３に担持される現像剤を搬送する役割を担う剤攪拌室Ａ４を有し、この剤攪拌室Ａ４内にキャリアとトナーを攪拌するためのアジテータＡ５を有し、剤攪拌室Ａ４に連通するトナー補給用開口部８を有する剤攪拌室Ｂ６と、トナーを攪拌して剤攪拌室Ｂ６に搬送するためのアジテータＢ７を有している。さらに、スリーブ３上の現像剤量を制御し、帯電付与の役割をなす現像剤規制部材（例えばドクターブレード）９は、現像スリーブ３上方に図のように設置されている。また、現像剤のトナー濃度は、感光体上に基準画像を形成し、この基準画像の光学濃度を光学濃度検出手段によって検出し、感光体地肌部の光学濃度との比をとり、この比に基づいて設定されている。本発明では現像スリーブ上の磁気ブラシが感光体表面に接触する接触現像方式を用いる。尚、磁気ブラシが感光体表面に接触する領域を以下「現像ニップ領域」と記載することにする。現像ニップ領域については、以下図５において詳細に説明する。
また、上記現像スリーブ内には、当該現像スリーブの周表面に現像剤の穂立ちを生じさせるように磁界を形成する多磁極マグローラ３ａが備えられている。図４において現像スリーブ３内の多磁極マグローラ磁極配置を示す。この多磁極マグローラ３ａから発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤のキャリアがチェーン状に穂立ちされ、これに帯電トナーが付着されて磁気ブラシを構成する。現像スリーブ３内の多磁極マグローラ３ａは、具体的には、現像領域に現像剤を穂立ちさせる現像主磁極Ｐ１ｂ、現像主磁極磁力の形成を補助するＰ１ａ、Ｐ１ｃ、現像スリーブ上に現像剤を汲み上げるための磁石Ｐ４、汲み上げられた現像剤を現像領域まで搬送する磁極Ｐ５、Ｐ６、現像後の領域で現像剤を搬送するＰ２、Ｐ３を備えている。本例では以上８極の磁石により構成される場合を示したが、汲み上げ量や画像追従性の向上のため、磁石をさらに１０極、１２極と増やしてもよい。
【００１４】
次に、「現像ニップ領域」について説明する。図５は本発明に適用される現像装置の「現像ニップ領域」周辺を示している。図５において、現像スリーブと感光体は順方向に回転するよう設定されている。現像スリーブ３上には現像剤Ｄによる磁気ブラシが形成され、これが感光体２に接触する構成となっている。ここで、本発明で言う「現像ニップ領域２１」とは、磁気ブラシが感光体に接触する点から磁気ブラシが感光体から離れる点までの距離と定義する。本発明では、この「現像ニップ領域」での現像剤の詰まり具合が、感光体上トナーフィルミングを除去するための重要なパラメータとなる。本発明者らは、こうした現像剤の詰まり具合を以下の式に示すような（体積充填率）で表すこととした。
（体積充填率）＝（現像剤の見掛け比重）／（現像剤の真比重）
ここで、（現像剤の見掛け比重）は現像スリーブの曲面と感光体表面とによって包囲される現像剤の空間体積と、その空間体積中に存在する現像剤の重量から導かれる値である。測定の為には、厳密には現像ニップ領域２１の空間体積及びその領域に含まれる磁気ブラシ重量の値が必要であるが、簡易的には現像ニップ領域における単位面積当たりの現像剤汲上量を、現像スリーブと感光体との最近接点間の距離２３、即ち現像ギャップの値で除することによって得られる。本発明における（現像剤の見掛け比重）の値は、全て単位面積あたりの現像剤汲上量を、現像ギャップの値で除したものを用いている。また、（現像剤の真比重）とは適正なトナー濃度、具体的にはトナー補給装置の作用により一定に維持されるべき現像剤のトナー濃度時の現像剤の真比重［ｇ／ｃｍ３］である。
具体的な数値としては、（現像剤の見掛け比重）が０〜２［ｇ／ｃｍ３］、（現像剤の真比重）が４〜５［ｇ／ｃｍ３］であるため、体積充填率は０〜０．５０程度の範囲の値をとることになる。
【００１５】
本発明においては、この（体積充填率）の値が０．２０〜０．４０の範囲となるように汲上量、及び現像ギャップを調整する。この範囲内に調整することで、表面層中にフィラーを含有した感光体に対し、磁気ブラシがトナーフィルミング研磨部材として有効に作用する。０．２０以下では研磨作用が少なすぎ、逆に０．４０以上であると感光体摩耗に対しては問題ないが、磁気ブラシが密になりすぎることで文字上流白抜け等の異常画像が生じやすくなる。
ここで、表面層にフィラーを含有しない感光体に対しては、現像手段に研磨作用を持たせるのに必要な体積充填率の範囲であると、摩耗量が増加するうえ感光体上にキズが発生してしまい、異常画像の原因となってしまっていた。更に、フィラーを含有しない感光体は表面が平滑であるため、一旦その上にトナーフィルミングが発生してしまうと、磁気ブラシの作用では摩擦力が小さく容易に除去できない。
これに対して、フィラーを含有した感光体は表面強度が十分であることから、磁気ブラシによる摺擦キズも発生しないうえ、表面に凹凸が存在するため異物を磁気ブラシで除去するのに十分な摩擦力を得ることができる。こうした理由から、従来では十分な機能を得ることのできなかった現像手段による研磨が、フィラー含有感光体に対しては有効に作用したものと考えられる。
【００１６】
次に、本発明に用いられる現像剤について詳細に説明する。
本発明においては、キャリアとトナーを混合した二成分現像剤を用いる。
本発明におけるトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤からなる混合物を、熱ロールミルで溶融混練した後、冷却固化せしめ、これを粉砕分級して得られる母体粒子に、外添剤をヘンシェルミキサー等で混合付着させることによって得られる。
この場合の結着樹脂としては、従来からトナー用結着樹脂として使用されてきたものの全てが適用される。具体的には、ポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン／ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン／プロピレン共重合体、スチレン／ビニルトルエン共重合体、スチレン／ビニルナフタリン共重合体、スチレン／アクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリル酸エチル共重合体、スチレン／アクリル酸ブチル共重合体、スチレン／アクリル酸オクチル共重合体、スチレン／メタクリル酸メチル共重合体、スチレン／メタクリル酸エチル共重合体、スチレン／メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン／α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリロニトリル共重合体、スチレン／ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン／ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン／ビニルメチルケトン共重合体、スチレン／ブタジエン共重合体、スチレン／イソプレン共重合体、スチレン／アクリロニトリル／インデン共重合体、スチレン／マレイン酸共重合体、スチレン／マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体；ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、これらは、単独であるいは２種以上混合して使用される。
【００１７】
また、着色剤としては、トナー用として公知のものがすべて使用できる。黒色の着色剤としては、例えばカーボンブラック、アニリンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック等が使用できる。シアンの着色剤としては、例えばフタロシアニンブルー、メチルレンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー等が使用できる。マゼンタの着色剤としては、例えばローダミン６Ｇレーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチングレッド、ローズベンガル、ローダミンＢ、アリザリンレーキ等が使用できる。イエローの着色剤としては、例えばクロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タートラジン等が使用できる。
更に、これらのトナーは、より効率的に帯電を付与するために、少量の帯電付与剤、例えば染顔料、極性制御剤などを含有することができる。極性制御剤としては、例えばモノアゾ染料の金属錯塩、ニトロフミン酸及びその塩、サリチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のＣｏ、Ｃｒ又はＦｅ等の金属錯体、有機染料、四級アンモニウム塩等がある。
また、外添剤としては例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸パリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等の無機微粒子が一般的に用いられる。
【００１８】
次に、本発明におけるキャリアについて詳細に説明する。
本発明においては、キャリアとして磁性を有した核体粒子に必要に応じて被覆層を設けたものが広く一般に用いられる。
核体粒子としては従来より公知の磁性体が使用され、例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属やマグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金あるいは化合物等が挙げられる。
また、被覆層に用いられる樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン及びクロロスルホン化ポリエチレン；ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂、例えばポリスチレン、アクリル樹脂（例えばポリメチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン；塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体；スチレン／アクリル酸共重合体；オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂のようなシリコーン樹脂又はその変性品（例えばアルキド樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変性品）；フッ素樹脂；ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート；ポリウレタン；ポリカーボネート；アミノ樹脂、例えば尿素・ホルムアルデヒド樹脂；エポキシ樹脂等が挙げられる。
【００１９】
これらの樹脂の中でもトナースペントを防止する点で好ましいのは、アクリル樹脂、シリコーン樹脂又はその変性品及びフッ素樹脂であり、特にシリコーン樹脂又はその変性品が好ましい。被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア核体粒子の表面に噴霧法、浸漬法等の手段で樹脂を塗布すればよい。
また、キャリア抵抗の調整等の目的で、被覆層中に微粉末を添加することができる。被覆層中に分散される微粉末は、０．０１〜５．０μｍ程度の粒径のものが好ましい。また、該微粉末は被覆樹脂１００重量部に対して２〜３０重量部添加されることが好ましく、特に５〜２０重量部が好ましい。微粉末としては従来より公知のものが使用され、例えばシリカ、アルミナ、チタニア等の金属酸化物やカーボンブラック等の顔料が挙げられる。
本発明においては、キャリアの重量平均粒径が４０μｍ以下の場合に、特に好ましい結果が得られる。キャリアの粒径が小さいほど、同じ体積充填率に対して現像剤が密に存在するため、より良好な研磨作用を得ることができる。
尚、上述のキャリア粒径はマイクロトラック粒度分析計（ＬＥＥＤＳ＆ＮＯＲＴＨＲＵＰ社製）で測定でき、その数値は以下の式で表される。
重量平均粒径＝Ｄｖ＝｛１／Σ（ｎｄ３）｝×｛Σ（ｋチャンネルに存在している粒子の体積の総和）×ｋチャンネルの中間粒径値｝
【００２０】
次に、本発明における画像形成装置について説明する。
本発明に用いる画像形成装置は、これまでの電子写真装置等、条件を満たす公知のプロセスを有する装置すべてを使用することができる。
また、トナー単色による画像形成装置だけでなく、２色以上の複数色トナーを用いたカラー画像形成装置でも良い。画像読み取り時に色分解された各分解色ごとの信号を、帯電、レーザー光露光による画像書き込みとそれに対応するカラートナーが現像されるというプロセスを繰り返し、イエロー、マゼンタ、シアン、黒トナーの４色トナー像が、感光体上に形成され一括して記録紙に転写されるものでも良い。
また、トナー像の形成方法、記録材への転写方法も異なるものであってもよい。例えば中間転写体を有した画像形成装置や、複数の作像部を並列に配置したタンデム式のカラー画像形成装置等も、本発明において好ましく使用することができる。
更には上記の他、予め画像情報をＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク等の画像メモリに記憶させ、必要に応じて画像メモリ内の情報を取り出して、画像形成部に出力させることができる。従って、画像読み取り部を持つものだけでなく、コンピュータ等からの情報をメモリに記憶させ画像形成部へ出力させる装置も、本発明の画像形成装置に含まれる。これらの最も一般的なものとして、ＬＥＤプリンタやＬＢＰ（レーザービームプリンタ）がある。
更に、本発明の画像形成方法を構成する部品は、複写装置、ファクシミリ、プリンタ内に固定して組み込まれていても良いが、プロセスカートリッジの形態でそれらの中に組み込まれ、着脱自在としたものであっても良い。ここで言うプロセスカートリッジとは、感光体を内蔵し、他に帯電手段、現像手段、クリーニング手段の構成要素のうち、少なくとも一つの手段を一体に支持した装置（部品）である。
【００２１】
以下、実施例を用いて本発明を更に詳細に説明するが、本発明の態様はこれに限定されるものではない。尚、実施例中の「部」は全て重量部を表す。
＜実施例１＞
（キャリアの作製）
シリコーン樹脂溶液  １００部
カーボンブラック  ４部
トルエン  １００部
これらの処方をホモミキサーで３０分分散して被覆層形成液を調製した。
これを体積平均粒径６０μｍのフェライト１０００部の表面に、流動床型塗布装置を用いて被覆層を形成しキャリアを作製した。
（トナーの作製）
ポリエステル樹脂  ８０部
スチレン−メチルアクリレート共重合体  ２０部
カーボンブラック  ８部
含金属モノアゾ染料  ３部
これらの混合物をヘンシェルミキサー中で十分攪拌混合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３０分間加熱溶融し、室温まで冷却後得られた混練物をジェットミルで粉砕分級し、平均粒径８μｍのトナー母体を得た。
更に前述のトナー母体１００部と、外添剤としてシリカ  ＡＥＲＯＳＩＬ  ＲＹ２００（日本アエロジル社製）０．８部をヘンシェルミキサーにて混合し、トナーを作製した。
（現像剤の作製）
上記のように作製したトナー７．０部とキャリア９３．０部をボールミルにて混合し、トナー濃度７％の二成分現像剤を得た。
尚、この現像剤の真比重は５．０ｇ／ｃｍ３であった。
（感光体の作製）
外径３０ｍｍのアルミニウムシリンダー上に下記組成の下引き層塗工液、電荷発生層塗工液、および電荷輸送層塗工液を、順次塗布・乾燥し、３．５μｍの下引き層、０．２μｍの電荷発生層、２２μｍの電荷輸送層、６μｍの保護層からなる電子写真感光体を形成した。
【００２２】
（下引き層塗工液）
二酸化チタン粉末  ４００部
メラミン樹脂  ６５部
アルキッド樹脂  １２０部
２−ブタノン  ４００部
（電荷発生層塗工液）
オキソチタニウムフタロシアニン  １０部
ポリビニルブチラール  ５部
２−ブタノン  ２００部
シクロヘキサノン  ４００部
（電荷輸送層塗工液）
Ａ型ポリカーボネート  １０部
トリフェニルアミン化合物  ７部
テトラヒドロフラン  ４００部
シクロヘキサノン  １５０部
（保護層塗工液）
Ｚ型ポリカーボネート  １０部
トリフェニルアミン化合物  ８部
シリコーン樹脂微粒子（粒径２．０μｍ）  ４部
テトラヒドロフラン  ４００部
シクロヘキサノン  １５０部
上記のように作製した現像剤３００ｇを（株）リコー製プリンターｉｐｓｉｏ  ｃｏｌｏｒ８０００の黒現像ユニットに充填し、現像ニップ領域に相当する部分の現像剤汲上量を６０ｍｇ／ｃｍ２に調整した。
この現像ユニット及び上記のように作製した感光体をｉｐｓｉｏ  ｃｏｌｏｒ８０００本体に搭載した。この時、現像ギャップを０．６ｍｍとなるように調整した。従って、（現像剤の見掛け密度）＝０．０６０［ｇ／ｃｍ２］／０．０６［ｃｍ］＝１．０ｇ／ｃｍ３であり、（体積充填率）＝１．０／５．０＝０．２０である。
【００２３】
以上のように条件を調整した後、２７℃／８０％ＲＨ環境下において、黒単色モードでランニング試験を行い評価した。評価は２万枚、５万枚コピープロセス後の各時点において、感光体上にフィルミングが発生しているかどうかを目視で確認した。同時にハーフトーン画像を出力し、白抜けの有無についても評価した。
尚、感光体上フィルミングの評価は目視にて程度を５段階にランク分けし、程度の良い方をランク５、悪い方をランク１とした。またハーフトーン白抜けについては未発生を○、発生しているが許容レベルのものを△、ＮＧレベルで発生し
ているものを×とした。
更に、５万枚コピープロセス後にハーフトーン白抜けがＮＧレベルでなかったものについては、その時点での摩耗量（初期からの膜厚減少分）を調べた。結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
2005055608.tif 000003
＜実施例２＞
実施例１において、現像剤汲上量を８０ｍｇ／ｃｍ２に調整した以外は、実施例１と同様に評価を行った。この時の（現像剤見掛け比重）＝１．３ｇ／ｃｍ３、（体積充填率）＝０．２７である。
＜実施例３＞
実施例１において、現像ギャップを０．３ｍｍに調整した以外は、実施例１と同様に評価を行った。この時の（現像剤見掛け比重）＝２．０ｇ／ｃｍ３、（体積充填率）＝０．４０である。
＜実施例４＞
実施例３において、キャリア作製時に用いた体積平均粒径３５μｍのフェライトを用いた以外は、実施例３と同様にして評価を行った。尚、この現像剤の真比重は５．０ｇ／ｃｍ３であった。
＜実施例５＞
実施例４において、保護層作製時に使用したシリコーン樹脂微粒子の粒径を０．５μｍに代えた以外は、実施例４と同様に評価を行った。
＜実施例６＞
実施例４において、保護層作製時に使用したシリコーン樹脂微粒子の代わりにアルミナ微粒子（粒径０．６μｍ）を用いた以外は、実施例４と同様に評価を行った。
＜実施例７＞
実施例４において、保護層作製時に使用したシリコーン樹脂微粒子の代わりに酸化チタン微粒子（粒径０．４μｍ）を用いた以外は、実施例４と同様に評価を行った。
【００２５】
＜比較例１＞
実施例１において、現像剤汲上量を４０ｍｇ／ｃｍ２に調整した以外は、実施例１と同様に評価を行った。この時の（現像剤見掛け比重）＝０．６７ｇ／ｃｍ３、（体積充填率）＝０．１３である。
＜比較例２＞
実施例１において、現像ギャップを０．７ｍｍに調整した以外は、実施例１と同様に評価を行った。この時の（現像剤見掛け比重）＝０．８６ｇ／ｃｍ３、（体積充填率）＝０．１７である。
＜比較例３＞
実施例１において、感光体作製時に保護層を設けなかった以外は、実施例１と同様に評価を行った。
＜比較例４＞
実施例３において、感光体作製時に保護層を設けなかった以外は、実施例３と同様に評価を行った。
実施例２〜７及び比較例１〜４の結果を表２に示す。
【００２６】
【表２】
2005055608.tif 000004
（※）比較例４では感光体上キズが顕著であった
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に使用する感光体の断面図。
【図２】本発明に使用する感光体のフィラーを含有する表面層の断面図。
【図３】本発明に使用する感光体と現像装置の関係を示す断面図。
【図４】本発明の現像装置の現像スリーブ内の多磁極ローラの磁極配置の説明図。
【図５】本発明の現像ニップ領域という用語の定義を説明するための断面図。
【符号の説明】
【００２８】
１  現像装置
２  感光体
３  現像スリーブ
４  剤攪拌室Ａ
５  アジテータＡ
６  剤攪拌室Ｂ
７  アジテータＢ
８  トナー補給用開口部−
９  現像剤規制部材
１１  導電性基体
１２  電荷発生層
１３  電荷輸送層
１４  感光体表面層
１５  フィラー
２１  現像ニップ領域
２２  磁気ブラシが最初に感光体に接する際のスリーブと感光体間距離
２３  現像スリーブと感光体との最近接点間の距離
【図１】
2005055608.tif 000005
【図２】
2005055608.tif 000006
【図３】
2005055608.tif 000007
【図４】
2005055608.tif 000008
【図５】
2005055608.tif 000009